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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CAMPUS DE QUIXADÁ CURSO DE REDES DE COMPUTADORES SEPARAÇÃO DO DOMÍNIO DE BROADCAST DE UMA REDE BRIDGE DO PROVEDOR DE INTERNET FORTALNET BUREAL EM QUIXADÁ Projeto de Rede Diego Oliveira Gonçalves Orientador: Prof. MSc Marcos Dantas Ortiz Co Orientador: Prof. MSc Michel Sales Bonfim QUIXADÁ Janeiro, 2016 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação Universidade Federal do Ceará Biblioteca Universitária Gerada automaticamente pelo módulo Catalog, mediante os dados fornecidos pelo(a) autor(a) G624s Gonçalves, Diego Oliveira. Separação do domínio de broadcast de uma rede bridge do provedor de internet Fortalnet Bureal em Quixadá / Diego Oliveira Gonçalves. – 2016. 50 f. : il. color. Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) – Universidade Federal do Ceará, Campus de Quixadá, Curso de Redes de Computadores, Quixadá, 2016. Orientação: Prof. Me. Marcos Dantas Ortiz. Coorientação: Prof. Me. Michel Sales Bonfim. 1. Provedores de serviço de Internet (Quixadá - CE). 2. Roteadores (Redes de computadores). 3. Bridge (Redes de computadores). I. Título. CDD 004.6 2 Sumário LISTA DE ABREVIATURAS ......................................................................................... 4 1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 5 2. OBJETIVO DO PROJETO ....................................................................................... 5 3. ESCOPO DO PROJETO ........................................................................................... 6 4. CONCEITOS ............................................................................................................. 6 4.1 Redes Bridge ...................................................................................................... 6 4.2 Roteamento Estático e Repasse ......................................................................... 7 4.3 Broadcast ........................................................................................................... 8 5. REQUISITOS DO PROJETO ................................................................................... 9 5.1 Objetivos de Negócio ......................................................................................... 9 5.2 Objetivos Técnicos ............................................................................................ 9 5.4 Aplicações da rede ........................................................................................... 10 5.4 Comudidade de Usuários ................................................................................. 13 6. CARACTERIZAÇÃO DO ESTADO ATUAL DA REDE .................................... 13 7..1. Topologia da rede ............................................................................................ 17 7.2 Nomenclatura ................................................................................................... 18 7.3 Endereçamento ................................................................................................. 19 7.4 Segurança ......................................................................................................... 27 7.5 Gerência ........................................................................................................... 27 8. PROJETO FÍSICO DA REDE ................................................................................ 28 8.1 Tecnologias para a rede WAN ......................................................................... 28 8.2 Cabeamento ..................................................................................................... 28 8.3 Tecnologias utilizadas ...................................................................................... 28 8.4 Mapa da rede .................................................................................................... 29 8.5 Cabeamento Estruturado .................................................................................. 30 8.6 Gerenciamento da rede .................................................................................... 32 9. IMPLANTAÇÃO .................................................................................................... 35 9.1 Atividade 1: Mudança de endereços IP de clientes ......................................... 35 9.2 Atividade 2: Coleta de dados da rede .............................................................. 35 9.3 Atividade 3: Implantação dos nós na rede ....................................................... 36 9.4 Atividade 4: Monitoramento e controle das mudanças ................................... 36 9.5 Atividade 5: Análise da coleta de dados .......................................................... 36 10 ORÇAMENTO ........................................................................................................ 37 10.1 Mão de obra ..................................................................................................... 37 10.2 Recursos Materiais ........................................................................................... 37 3 11 RESULTADOS ....................................................................................................... 37 12 CONCLUSÃO ......................................................................................................... 39 APENDICE A – DECLARAÇÃO DE SATISFAÇÃO DA EMPRESA ....................... 41 ANEXO A - ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DOS EQUIPAMENTOS ......................... 42 REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 50 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação Universidade Federal do Ceará Biblioteca Universitária Gerada automaticamente pelo módulo Catalog, mediante os dados fornecidos pelo(a) autor(a) G624s Gonçalves, Diego Oliveira. Separação do domínio de broadcast de uma rede bridge do provedor de internet Fortalnet Bureal em Quixadá / Diego Oliveira Gonçalves. – 2016. 50 f. : il. color. Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) – Universidade Federal do Ceará, Campus de Quixadá, Curso de Redes de Computadores, Quixadá, 2016. Orientação: Prof. Me. Marcos Dantas Ortiz. Coorientação: Prof. Me. Michel Sales Bonfim. 1. Provedores de serviço de Internet (Quixadá - CE). 2. Roteadores (Redes de computadores). 3. Bridge (Redes de computadores). I. Título. CDD 004.6 4 LISTA DE ABREVIATURAS ISP Internet Service Provider OSPF Open Shortest Path First WAN Wide Area Network OSI Open Systems Interconnection MAC Media Access Control IP Internet Protocol SSID Service Set Identifier ICMP Internet Control Message Protocol IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers AS Autonomous System LAN Local Area Network CPU Central Processing Unit DHCP Dynamic Host Configuration Protocol TDMA Time Division Multiple Access MNDP MikroTik RouterOS Neighbor Discovery Protocol 5 1. INTRODUÇÃO O provedor de Internet Fortalnet Bureal Comércio e Serviços Ltda, com sede em Fortaleza Ceará leva seus serviços por diversos municípios do estado do Ceará. E com o objetivo de melhorar o serviço prestado aos clientes, a empresa deseja implementar uma mudança na topologia empregada em sua rede. A empresa responsável por prover os serviços da Fortalnet é a OBA Informática, parceira comercial da Fortalnet há 11 anos, que está situada no município de Quixadá-CE, à 165 km da capital cearense.A empresa provê serviços para aproximadamente 1.400 clientes onde aproximadamente 400 são da região de Baturité e 250 da região de Banabuiú e 150 de Ibicuitinga. A OBA será a empresa responsável por realizar a atualização da topologia da rede. Este projeto tem como objetivo atualizar a topologia da rede realizando a fragmentação do domínio de broadcast da rede do provedor através de roteamento estático, a fim de alcançar melhorias na prestação do serviço buscando a satisfação do cliente final, e consequentemente ganhar cada vez mais credibilidade com os clientes gerando um bom marketing buzz1 do provedor para futuramente aumentar a receita da empresa. Essa atualização trata-se da mudança da topologia de rede em bridge, ou seja, sem roteamento. Para uma rede roteada com implantação de um roteador na principal torre de rádio da empresa situada no Santuário, no município de Quixadá. Se bem sucedida, a atualização da rede afetará de maneira positiva todas as cidades que fazem parte da rede do sertão central que atualmente estão no mesmo domínio de broadcast, ou seja, toda mensagem que um host envia para a rede com o destino sendo o endereço de broadcast, todos os outros host da rede receberão essa mensagem e irão trata-la, definindo se essa mensagem é importante ou não para cada host. Todo o tráfego dessa rede é direcionado para uma única interface do roteador de borda da rede, isso gera um atraso nas requisições. A divisão desse domínio de broadcast gera uma diminuição do número de mensagens que os hosts devem tratar, e ocorre uma divisão do tráfego em diferentes interfaces dos roteadores. 2. OBJETIVO DO PROJETO O objetivo deste projeto é de realizar uma atualização da topologia de rede do provedor de Internet Fortalnet Bureal utilizando roteamento estático para separação do domínio de broadcast em Quixadá, Baturité, Ibicuitinga e Banabuiú que fará com que o 1Marketing no qual a interação entre os consumidores ou utilizadores de um serviço ou produto serve para amplificar a mensagem publicitária original. Também conhecido como marketing boca a boca. 6 desempenho da rede melhore diminuindo a quantidade de mensagens broadcast na rede e, consequentemente, garantindo um maior aproveitamento da banda passante. A nova tecnologia de rede garantirá uma melhoria no desempenho da rede do provedor e consequentemente na melhor experiência dos clientes. 3. ESCOPO DO PROJETO O escopo do projeto é de atualizar a tecnologia de roteamento da rede de um provedor de Internet que interconecta diversos municípios do estado do Ceará, no entanto a atualização será aplicada apenas a alguns dos municípios atendidos pela equipe da Fortalnet em Quixadá, ou seja, Baturité, Quixadá, Ibicuitinga e Banabuiú. A nova rede será acessada por funcionários das equipes de Quixadá e Baturité. Não faz parte do escopo do projeto atualizar qualquer rede fora dos domínios da equipe de Quixadá nem adicionar roteamento em torres de rádios repetidores dentro das cidades, ou seja, o único ponto com roteamento será o Santuário em Quixadá. O trabalho será realizado pelas equipes de Quixadá, Baturité, Banabuiú e Fortaleza. A atualização da rede transformará a rede atual, que está em bridge, em uma rede roteada utilizando o rotas estáticas, definidas manualmente pelo administrador da rede. Esta atualização tem como principal objetivo a diminuição do volume de mensagens broadcast trafegando na rede separando as áreas de atuação das cidades em domínios de broadcast próprios. Por exemplo: no domínio de broadcast de Quixadá estarão contidas as cidade de Quixadá, Choró, e os distritos de São João dos Queiroz, Custódio e etc. O domínio de Banabuiú conterá os municípios de Banabuiú, Pedra Branca e os distritos de Valência e Jiqui. O de Baturité conterá os municípios de Baturité, Aracoiaba, Mulungu e as localidades de Lameirão, Baixa Grande e Gameleira. 4. CONCEITOS A seguir serão apresentados os conceitos relacionados a este projeto. 4.1 Redes Bridge Redes em bridge são redes que ignoram qualquer protocolo de roteamento e operam em camada de enlace. As mensagens são transmitidas através do endereço MAC de destino. Segundo Diógenes (2004), as bridges são confundidas com os switches, no entanto são equipamentos totalmente distintos. O switch realiza a função da bridge em várias portas mas não tem acesso à camada de rede, já uma bridge configurada em um ponto de acesso pode ter acesso à camada de rede através do seu software. A rede bridge 7 é um segmento independente entre as redes, pode crescer por longos enlaces através de switch, fibra óptica, rádios digitais e etc. Na topologia de rede bridge, um dispositivo concentrador das requisições armazena uma tabela com todos os endereços MAC dos dispositivos presentes na rede, quando um novo nó é adicionado à rede, mensagens broadcast são disparadas na rede para atualizar a tabela de endereços MAC. Como pode ser observado na figura 1, duas LAN interconectadas através de uma bridge apresentam o mesmo domínio de broadcast e estão sob a mesma máscara de rede. A bridge apenas interconecta as LAN mas não faz nenhum tipo de separação entre elas. Figura 1 – Bridge 4.2 Roteamento Estático e Repasse Segudo Kurose (2010), o repasse é quando um pacote chega ao enlace de entrada de um roteador, este deve conduzi-lo até o enlace de saída apropriado. Se trata de uma tabela de rotas dentro do roteador que define para qual interface de saída cada pacote deve ir de acordo com o endereço de destino daquele pacote. O roteamento estático é a criação desta tabela de repasse feita manualmente pelo administrador da rede. Este roteamento não tem nenhum tipo de tomada de decisão pela camada de rede, e é ideal para redes simples devido a fácil implantação, mas não é recomendado para redes complexas devido a sua difícil manutenção. 8 4.3 Broadcast Segundo Comer (2006) o broadcast é quando um único nó fonte envia uma mensagem para todos os outros nós da rede. Quando um nó envia uma mensagem broadcast para seu vizinho que por sua vez duplica e envia para seus vizinhos exceto para o nó de quem recebeu, isso é conhecido como algoritmo de broadcast de inundação não controlada. O domínio de broadcast é o alcance de um pacote broadcast emitido por um host da rede pode alcançar sem que precise passar por um roteador. Podemos observar na figura 2 uma mensagem broadcast sendo enviada do computador C1 para todos os computadores sob o mesmo domínio de broadcast. Figura 2 – Broadcast 9 5. REQUISITOS DO PROJETO 5.1 Objetivos de Negócio O principal objetivo com esta atualização de tecnologia roteamento da rede é fazer com que a empresa consiga aumentar sua disponibilidade e diminuir o número de falhas na rede e consequentemente diminuir o custo com manutenções. O principal marketing da empresa na região é o buzz, com a disponibilidade da rede aumentando e isolando falhas isso gera uma satisfação maior dos clientes e acarreta em um marketing positivo a favor do provedor levando a um aumento no número de clientes. 5.2 Objetivos Técnicos O projeto de atualização da tecnologia de roteamento da rede tem como principal vantagem a diminuição do domínio de broadcast da rede. Isso acarreta num melhor controle de falhas, pois as falhas oriundas de injeção de DHCP ou excesso de mensagens broadcast ficarão isoladas em cada domínio de broadcast. Aumentar a velocidade da rede, reduzir falhas, aumentar a disponibilidade do link, prover internet de qualidade e de baixo custo para aos clientes da Fortalnet, garantir a segurança da rede e diminuir custos com manutenção. São os benefícios esperados dessa atualização: Disponibilidade: Podemos ver abaixo a tabela 1 com o SLA ou ANS que significa acordo de nível de serviço. Esta tabela define um parâmetro para manter a disponibilidadeda rede em 98,5%, e define a quantidade máxima de tempo indisponível da rede por dia, semana, mês e ano. Esses períodos de indisponibilidade devem ser provenientes de manutenção da rede. SLA Por Dia Por Semana Por Mês Por Ano 98,5% 21m 36.0s 2h 31m 12.0s 10h 57m 26.2s 5d 11h 29m 14.3s Tabela 1 – Acordo de nível de serviço - SLA Desempenho: Largura de Banda de 1 Gbps Segurança: Utilização de usuários e senhas para acesso aos equipamentos e cadeados e caixas de metal nas torres. 10 Na tabela 2 com valores de trade-off esperados com valores que determinam a importância de cada característica da rede para este projeto. O total é 100% de prioridade e cada característica tem um valor atribuído e quanto maior o valor, maior a relevância desta característica para o projeto. Desempenho 30% Segurança 10% Disponibilidade 20% Gerenciabilidade 10% Redução do custo de manutenção 30% Total 100% Tabela 2 – Trade-off Gerenciabilidade: É uma medida informal de o quão fácil e eficaz um serviço pode ser gerenciado. Essa meta é alcançada com a utilização de ferramentas de gerencia de redes descrita na seção 8.6. Redução do custo de manutenção: Esta meta é alcançada com a segmentação do domínio de broadcast da rede. Quando um problema que afete todo o domínio de broadcast ocorrer, só afetará uma parcela da rede diminuindo os custos com a manutenção da rede. 5.4 Aplicações da rede Aplicações já existentes: Ping Test OBA-Fortalnet: Ferramenta web que utiliza tráfego ICMP para verificar o estado de cada rádio repetidor ou enlace. Nas figuras 5 e 6 podemos observar o Ping Test. Cada linha após um círculo verde representa um dispositivo acessível através do comando ping, se houvesse algum dispositivo inacessível, o círculo apareceria vermelho. 11 Figura 5 – Ping Test Oba-Fortalnet <http://quixada.fortalnet.com.br/servidores/real/> Figura 6 – Ping Test Oba-Fortalnet 2 Zabbix: Ferramenta para monitoramento do consumo de banda de determinados dispositivos. Dispositivos como o roteador de borda ou rádios de enlaces de algumas regiões são monitorados para aferição do consumo de banda desses dispositivos. Na figura 7 podemos observar um gráfico do consumo de banda de 4 dias da interface do rádio que envia o link para a torre da Serra do Estevão. A linha azul, representa o tráfego de Upload da interface, a linha verde representa o tráfego de download da interface. O eixo X representa os horários do dia, e o eixo y representa o valor em Mbps do tráfego. 12 Figura 7 – Zabbix Fortalnet <http://zabbix.fortalnet.com.br/zabbix/> Aplicações novas: Foram implantadas funções adicionais do Zabbix como o mapa de rede e alarmes de dispositivos parados que podemos ver na figura 14 na seção 8.6. Junto a essa ferramenta será utilizado o Grafana2 que é software auxiliar para tornar o monitoramento mais fluido e com um layout mais amigável. Podemos observar uma imagem desta ferramenta implementada na rede na figura 18, sessão 8.6. A ferramenta The Dude também foi implantada para monitoramento dos dispositivos, ela permite que seja feita uma análise do trafego e a disponibilidade de cada dispositivo. Por se tratar de uma ferramenta proprietária da Mikrotik, ela oferece uma integração com os dispositivos da marca, podendo utilizar funcionalidades especificas para manutenção e configuração de cada dispositivo. Podemos ver uma imagem da ferramenta implementada na rede figura 16 na seção 8.6. A ferramenta AirControl 2 proprietária da Ubiquiti foi implantada para monitorar os dispositivos da marca, ela permite que seja observado os níveis e qualidade de sinal em cada rádio, permite que possa ser atualizado o firmware de todos os rádios da rede simultaneamente. A imagem da ferramenta implementada na rede pode ser vista na figura 17 na seção 8.6 2 O Grafana é um software que permite visualizar os dados do Zabbix em uma interface mais amigável, ajudando o administrador da rede a detectar falhas mais rapidamente. http://zabbix.fortalnet.com.br/zabbix/ 13 5.4 Comudidade de Usuários Podemos ver na tabela 3 abaixo a comunidade de usuários da rede. Podemos observar a quantidade de cada tipo de usuário da rede e os recursos que cada categoria de usuário utiliza na rede. Usuários. Tamanho Recursos Técnicos e suporte técnico 27 pessoas Internet, e dispositivos de rádio Administradores de rede 6 pessoas Internet, dispositivos de rádio, gerencia, banco de dados, Gerenciamento de conexões do sistema de autenticação. Setor financeiro 4 pessoas Internet, Sistema de liberação e bloqueio de clientes Clientes 1400 Internet Tabela 3 – Comunidade de usuários. 6. CARACTERIZAÇÃO DO ESTADO ATUAL DA REDE Esta seção descreve o estado da rede antes da implantação do roteamento na rede. Para facilitar a identificação dos componentes no projeto criamos as seguintes nomenclaturas: x Rádio Enlace: Antena de rádio utilizada em enlaces ponto a ponto. x Rádio Repetidor: Antena de rádio utilizada para transmitir dados para as antenas dos clientes finais. Estão situados nas torres de enlace. x Rádio Cliente: Antena de rádio que recebe o sinal dos rádios repetidores. Estão situados nas casas dos usuários finais. Uma nomenclatura mais detalhada de cada dispositivo está descrita na seção 7.2. 14 Observando a figura 8, o ISP utiliza uma topologia em estrela estendida, onde uma torre envia o link de Internet para clientes finais e para outra torre que por sua vez envia para outros clientes e torres. Figura 8 – Topologia estrela estendida usada na Fortalnet Como podemos observar na figura 9, o link de 1Gbps chega à Quixadá na Torre Oba através de uma fibra óptica do cinturão digital fornecida pela empresa Wirelink. A partir deste ponto o link é distribuído para outras torres dentro de Quixadá e outras localidades e cidades. O link que chega em Quixadá fornece internet para as seguintes localidades: Quixadá, Baturité, Aracoiaba, Mulungu, Banabuiú, Pedra Branca, Jiqui Ibicuitinga, Morada Nova, Choró Limão, Califórnia, São João dos Queiroz, Custódio, Juatama, Uruquê, Serra do Estevão, Saquinho e outras localidades rurais menores. 15 Figura 9 - Mapa da rede Fortalnet em Quixadá A rede atual da Fortalnet na Oba - Quixadá utiliza a tecnologia bridge e todos os rádios em todas as torres fazem parte do mesmo domínio de broadcast. Os dispositivos utilizados na distribuição de Internet são antenas de rádio 5.8Ghz das fabricantes Mikrotik3, Intelbras4e Ubiquiti5, ambas utilizam protocolos proprietários sobre o IEEE 802.11a/n WiFi. 6 A rede está segmentada em dois tipos de endereçamento: o endereçamento de rádio enlace e repetidores, e endereçamento de rádios clientes. Os endereços IP de repetidores são de classe B (172.16.0.0/16) e os de clientes são de classe A (10.0.0.0/8). O processamento de todo tráfego da rede é realizado no servidor Mikrotik Cloud Core 3 MikroTik é uma empresa da Letônia, fabricante de equipamentos para redes de computadores. Vende produtos wireless e roteadores. 4 Fabricante de produtos e soluções em Segurança, Telecomunicações e Redes, a empresa atua em gerenciamento de imagem, centrais condominiais, na fabricação de produtos de segurança eletrônica, switches para pequenas e médias empresas e em telefonia. 5 Um dos principais inovadores em tecnologias de banda larga externa sem fio, anunciou hoje o lançamento de uma revolucionária tecnologia de banda larga externa sem fio global chamada AirMax. 6 Uma serie de padrões criados pelo Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE) que define padrões de transmissão e codificação para comunicação sem fio, também conhecido momo WI-FI ou Wireless. 16 CCR 1036 situado na empresa OBA em Quixadá. Todos os endereços IP são atribuídosestaticamente em cada cliente. Atualmente a rede apresenta problemas com relação ao domínio de broadcast, com o excesso de mensagens broadcast na rede gerando um grande tráfego e ocupando a largura de banda com essas mensagens que poderia ser utilizada apenas para o tráfego de requisições dos clientes. Com medições feitas com a ferramenta Wireshark7 a rede atual apresentou uma média de 67,3% de mensagens broadcast na rede. Essa medição foi realizada com uma máquina com o sistema operacional Windows X com a interface de rede cabeada conectada diretamente a rede bridge da rede Fortalnet. Foram realizadas 10 coletas de tráfego de rede com duração de 1 hora em locais diferentes da rede para garantir que a taxa de broadcast estava realmente semelhante em qualquer ponto da rede. Foram coletados dados nas Torres Oba, Evaristo, Santuário, Ibicuitinga e Banabuiú. Esse grande domínio de broadcast causa um grande problema quando há injeção de DHCP na rede pois isso prejudica a rede inteira, causando transtornos aos clientes e exigindo um custo de manutenção alto pois leva tempo para identificar a fonte do problema. A injeção de DHCP ocorre quando um rádio, devido a oscilação na energia, retorna as configurações padrão de fábrica, adicionando endereços IP já existentes na rede e gerando conflitos de IP. Podemos ver na tabela 4 os valores de uma coleta de mensagens broadcast utilizando o filtro de pesquisa eth.addr == ff:ff:ff:ff:ff:ff para mostrar a quantidade de mensagens broadcast e a porcentagem delas. E o filtros arp e tcp para mostrar a porcentagem de mensagens com esses protocolos respectivamente. Este mesmo processo será refeito quando a atualização da tecnologia de roteamento da rede for realizada para aferir as novas taxas de mensagens broadcast em cada domínio distinto. Essa coleta mostra a porcentagem de mensagens broadcast na rede que nesta coleta apresentada na figura 10, trata-se de 75,3% onde 1,6 % é proveniente do protocolo PPPoE, que é o protocolo utilizado para atribuir os endereços nos dispositivos dos clientes mediante a uma autenticação. 70,3% proveniente do protocolo ARP, que é um protocolo utilizado para descoberta de endereços IP na camada de enlace. Quanto maior a rede maior a quantidade de mensagens do protocolo ARP na rede. E 1,3% do protocolo MNDP que é um protocolo de monitoramento e manutenção proprietário da Mikrotik. 7 É um programa que analisa o tráfego de rede, e o organiza por protocolos. 17 Protocolo Total de pacotes Pacote por protocolo Porcentagem ARP 137.790 96.908 70.3% PPPoE 137.790 2.205 1.6% MNDP 137.790 1.833 1.3% TCP 137.790 15.080 10.9% Tabela 4 – Porcentagem de trafego de cada protocolo na rede 7. PROJETO LÓGICO DA REDE 7..1. Topologia da rede Figura 11 – Topologia Logica da Rede O link de rede chega à Quixadá através de uma fibra óptica do cinturão digital fornecida pela empresa Wirelink. A rede inteira faz parte do mesmo domínio de broadcast mas, como podemos ver na figura 11, os domínios foram separados em regiões a partir do ponto de distribuição no Santuário em Quixadá. Os domínios de broadcast ficaram 18 divididos nas seguintes áreas: Quixadá, Santuário, Banabuiú, Evaristo, Micro-ondas Ibicuitinga. Na torre do Santuário foi instalado um roteador Mikrotik Router Board 1100 para implementar o roteamento estático. O Santuário foi escolhido por se tratar de um ponto estratégico que envia o link para diversas regiões de grande quantidade de clientes, isto permite que seja diminuída significativamente a quantidade de mensagens broadcast no domínio de Quixadá. O roteamento estático foi escolhido para este projeto devido a utilização de apenas um roteador para separar o domínio de broadcast da rede. E a empresa tem interesse em implantar apenas mais um roteador em outro ponto da rede, isso torna a rede simples e viabiliza a utilização da rota estática. Na figura 12 podemos ver como está distribuída as torres dentro do Santuário. O link chega ao Santuário em Quixadá, na torre do pátio, e é distribuído para a torre cisterna e a torre caixa d’água através de fibra ótica. O roteador Mikrotik RB 1100 foi instalado na torre do pátio e está descrito os rádios, e seus endereços IP, presentes nas torres. Figura 12 – Mapa de rede Santuário 7.2 Nomenclatura Os endereços de IP utilizados foram definidos para fazer um sentido lógico onde cada octeto represente uma informação sobre a localização do dispositivo. O primeiro octeto não munda é sempre 172 em qualquer rede da Fortalnet o segundo octeto 19 representa a sub-rede de uma determinada região, o 21 representa a primeira sub-rede da região gerenciada pela OBA-Informatica. O terceiro octeto representa a cidade. O 23 representa a cidade de Quixadá. E quarto octeto representa o cliente. Por exemplo: O IP 172.21.23.10 é atribuído ao décimo cliente da Fortalnet na primeira sub-rede da cidade de Quixadá. Os SSID são atribuídos conforme a função do rádio e a localização. Se um rádio atuar em modo de operação enlace, o SSID será atribuído com o prefixo enl- seguido do caminho do sinal do rádio. O rádio com o SSID enl-sant-baturite, é um rádio de enlace que leva o sinal do santuário a Baturité, O identificador atribuído no radio definido com a função do rádio, o modo de operação, e a localização. Os dois rádios que fazem o enlace entre o Santuário e a torre do micro-ondas em Baturité têm os respectivos nomes. Enl- AP-Microondas e Enl-Statation-Microondas. 7.3 Endereçamento Para realizar a atualização da rede bridge para rede roteada os endereços de IP dos clientes foram alterados para de 10.x.x.x/8 para 172.X.X.X/24 em cada região. Dessa forma, essas regiões terão domínios de broadcast distintos sendo que cada região pode ter mais de um range de IP /24. Por exemplo, Quixadá está com as seguintes faixas de IP 172.23.21.X e 172.23.22.X e 172.23.23.X de acordo com a demanda essas faixas podem ser expandidas para comportar mais clientes. Esse tipo de endereçamento foi escolhido para facilitar a identificação da localização dos endereços de IP e para facilitar o gerenciamento, proporcionando um controle maior da quantidade de endereços de IP utilizados na rede, pois para cada 254 clientes será preciso liberar uma sub-rede nova dentro do servidor. Para cada cidade é possível disponibilizar 233 sub-redes com 254 clientes em cada uma. Os endereços de IP de clientes são atribuídos via PPPoE8 e são autenticados na RB 1100 localizado na torre principal do Santuário. Na torre principal do Santuário foi implantado um roteador. Os endereços de IP dos rádios enlace, rádios repetidores e clientes estão detalhados nas tabelas 5 e 6. Podemos observar na Tabela 5, o endereçamento dos rádios repetidores e enlaces sob os domínios da equipe da Oba- Fortalnet. Em todos os rádios clientes deve ser alterado o modo de autenticação de IP 8 Um protocolo de rede para conexão de usuários que trabalha com a tecnologia Ethernet, utilizada para ligar uma placa de rede a um ou vários usuários em uma rede LAN através de uma linha DSL. 20 estático para PPPoE e o gerenciamento dos clientes será realizado pelo servidor MK- Solutions presente na sede da Fortalnet em Fortaleza-CE. Nos rádios repetidores e enlace foram utilizados os endereços IP 10.191.X.X/26 para regiões com poucos rádios e 10.191.X.X/25 para regiões com maior quantidade de rádios e com maior perspectiva de crescimento. Essas faixas de endereços IP atendem os dispositivos atuais das regiões e sobram no mínimo 20% de endereços livres para implantação de novos dispositivos se necessário. Função do equipamento Caminho do sinal Torre- Localização SSID Modelo IP Antigo/Novo Torre Santuário - Quixadá Rádio Enlace Santuário – Loja Oba Santuário- Quixadá Radio Digital ALG COM Rádio Enlace Santuário-Micro- ondas Santuário - Quixadá enl-sant-baturite Intelbras APC5M 172.16.1.70 /10.191.26.66 Rádio Enlace Santuário-Evaristo Santuário- Quixadá enl-sant-bat-2 Intelbras APC5M 172.16.1.81/ 10.191.26.51 Radio Enlace Santuário- Ibicuitinga Santuário- Quixadá enl-sant-ibic Mimosa B5C 172.16.1.170/ 10.191.151.8 Radio Enlace Santuário-Fazenda Itaguaçu Santuário- Quixadá oba-itaguacu Bullet M5 172.16.1.209/ 10.191.150.4 Radio Enlace Santuário-Pedra dos Ventos Santuário- Quixadá Enl-santuatio- pedradosventos Intelbras APC5M 172.16.20.40/ 10.192.5.40 Radio Enlace Santuário-Uruke Santuário- Quixadá Enl-oba-santu- uruque NanoBeam M5 172.16.50.150 / 10.191.152.2 Radio Repetidor _ Santuário- Quixadá Rep-oba santuario 2 NanoStation 5 172.16.1.12/ 10.191.151.2 Radio Repetidor _ Santuário- Quixadá Rep-oba-cohab AirGrid M5 172.16.1.14/ 10.191.150.2 Radio Repetidor _ Santuário- Quixadá Rep-oba-cedro- novaaurora AirGrid M5 172.16.1.15 / 10.191.151.7 Radio Repetidor _ Santuário- Quixadá Rep-oba santuario 5.8 Rocket M5 172.16.1.17 / 10.191.150.3 21 Função do equipamento Caminho do sinal Torre- Localização SSID Modelo IP Antigo/Novo Radiox Repetidor _ Santuário- Quixadá Rep-enl_sant_hot Bullet M5 172.16.1.21 / 10.191.151.5 Radio Repetidor _ Santuário- Quixadá Rep-oba juatama Bullet 2 172.16.1.10 / 10.191.151.4 Radio Repetidor Rep-oba santuario Bullet 2 (GRADE) 172.16.1.13/ 10.191.151.2 Teste de Energia- Roteador _ Santuário- Quixadá teste energia santuario ApRouter 172.16.1.250 / 10.191.152.3 Radio Repetidor _ Santuário- Quixadá oba-santu-uruque Ubiquiti Powerbeam m5 172.16.50.150 / 172.16.50.151 Torre Pedra dos Ventos Rádio Enlace Pedra dos ventos - Santuario Pedra dos Ventos - Juatama santuatio- pedradosventos Intelbras APC5M 172.16.20.41 / 10.192.5.41 Rádio Enlace Pedra dos ventos - Banabuiú Pedra dos Ventos - Juatama enlace-hotel- banabuiu Intelbras APC5M 172.16.20.42 / 10.192.5.42 Torre Microondas - Baturité Rádio Enlace Micro-ondas- Santuário Micro-ondas- Baturité enl-sant-baturite Intelbras APC5M 172.16.1.71 / 10.191.26.66 Rádio Repetidor _ Micro-ondas- Baturité oba-base-5- altoalegre Ubiquiti AirGrid M5 172.16.1.75 / 10.191.26.70 Rádio Repetidor _ Micro-ondas- Baturité oba-fortalnet-58- baturite Ubiquiti Rocket M5 172.16.1.76 / 10.191.26.71 Rádio Repetidor _ Micro-ondas- Baturité oba-fortalnet- baturite-2 Ubiquiti Nano Station M5 172.16.1.77 / 10.191.26.72 Rádio Repetidor _ Micro-ondas- Baturité oba-58-centro2 Intelbras APC90 172.16.1.78 / 10.191.26.73 22 Função do equipamento Caminho do sinal Torre- Localização SSID Modelo IP Antigo/Novo Rádio Repetidor _ Micro-ondas- Baturité oba-58-baturite-4 Intelbras APC90 172.16.1.79 / 10.191.26.74 Rádio Enlace Micro-ondas- Aracoiaba Micro-ondas- Baturité enl-oba-bat-ara Intelbras APC5M 172.16.20.70 / 10.191.26.80 Torre Aracoiaba Rádio Enlace Aracoiaba-Micro- ondas Aracoiaba - Aracoiaba — Intelbras APC5M 172.16.20.71 / 10.191.26.81 Rádio Repetidor _ Aracoiaba - Aracoiaba oba-fortal-ara-01 Intelbras APC90 172.16.20.72 / 10.191.26.82 Rádio Repetidor _ Aracoiaba - Aracoiaba oba-fortal-ara-02 Intelbras APC90 172.16.20.73 / 10.191.26.83 Rádio Repetidor _ Aracoiaba - Aracoiaba oba-fortal-ara-03 Intelbras APC90 172.16.20.74 / 10.191.26.84 Torre Evaristo Rádio Enlace Evaristo-Santuário Evaristo-Baturité — Intelbras APC5M 172.16.1.81 / 10.191.26.51 Rádio Enlace Evaristo- AltoDoCeu Evaristo-Baturité oba-enlace- altodoceu Ubiquiti NanoBean M5 172.16.20.75 / 10.191.26.136 Rádio Repetidor _ Evaristo-Baturité oba-base-1- baturite Ubiquiti Rocket M5 172.16.1.82 / 10.191.26.2 Rádio Repetidor _ Evaristo-Baturité oba-fortal-eva-int- 03 Ubiquiti Rocket M5 172.16.1.84 / 10.191.26.4 Rádio Repetidor _ Evaristo-Baturité oba-fortal-eva-int- 04 Ubiquiti AirGrid M5 27 dBi 172.16.1.85 / 10.191.26.5 Rádio Repetidor _ Evaristo-Baturité oba-fortal- evaristo-3 Ubiquiti AirGrid M5 172.16.1.89 / 10.191.26.6 Rádio Repetidor _ Evaristo-Baturité Oba-Fortal-Bat- Jardim Ubiquiti Nano Station M5 172.16.1.97 / 10.191.26.7 Rádio Enlace Evaristo-Choró Evaristo-Baturité enl-evaristo-choro Ubiquiti NanoBean M5 172.16.1.111 / 10.191.26.11 23 Função do equipamento Caminho do sinal Torre- Localização SSID Modelo IP Antigo/Novo Rádio Enlace Evaristo-Baixa Grande Evaristo-Baturité enl-eva-bgrande Intelbras APC5M 172.16.20.90 / 10.191.26.19 Rádio Enlace Evaristo-Santa Evaristo-Baturité ENL-EVA-A- SANT Intelbras APC5M 172.16.1.87 / 10.191.26.22 Rádio Enlace Evaristo- Gameleira Evaristo-Baturité oba-fortal-bat- sitiocoio Ubiquiti Bullet M5 172.16.1.108 / 10.191.26.8 Torre Gameleira Rádio Enlace Gameleira- Evaristo Gameleira- Baturité — Ubiquiti Bullet M5 172.16.1.108 / 10.191.26.10 Rádio Repetidor _ Gameleira- Baturité oba-base-1- fortalnet-serra Mikrotik OmniTIK U- 5HnD 172.16.1.94 / 10.191.26.10 Torre Choró Rádio Enlace Choro-Evaristo Torre Choró - Baturité — Ubiquiti NanoBean M5 172.16.1.112 / 10.191.26.12 Rádio Repetidor — Torre Choró - Baturité oba-fortal-choro- 58 Ubiquiti Nano Station LOCO M5 172.16.1.113 / 10.191.26.13 Torre Baixa Grande Rádio Enlace Baixa Grande- Evaristo Torre Baixa Grande - Baturité — Intelbras APC5M 172.16.20.91 / 10.191.26.21 Rádio Repetidor — Torre Baixa Grande - Baturité oba-fortalnet- lameirao-nanoloco Ubiquiti AirGrid M5 172.16.20.92 / 10.191.26.37 Rádio Repetidor — Torre Baixa Grande - Baturité oba-base-lamerao- mk OmniTIK U-5HnD 172.16.20.31 / 10.191.26.23 Torre Santa Rádio Enlace Santa-Evaristo Torre Santa- Baturité — Intelbras APC5M 172.16.50.51 / 10.191.26.129 24 Função do equipamento Caminho do sinal Torre- Localização SSID Modelo IP Antigo/Novo Rádio Repetidor — Torre Santa- Baturité oba-fortal- beirario-2 Ubiquiti Nano Station M5 172.16.1.86 / 10.191.26.132 Rádio Repetidor — Torre Santa- Baturité oba-fortal-bat-III- centro Rocket M5 172.16.1.87 / 10.191.26.133 Rádio Repetidor — Torre Santa - Baturité ObaFortal-Bat-IV- Beirario Ubiquiti Nano Station M5 172.16.1.88 / 10.191.26.134 Rádio Repetidor — Torre Santa- Baturité Oba-Fortal-Bat- VI-Jst Ubiquiti Nano Station M5 172.16.1.90 / 10.191.26.130 Rádio Repetidor — Torre Santa - Baturité Oba-Fortal-Bat- VI-Centro2 Ubiquiti Rocket M5 172.16.1.91 / 10.191.26.131 Rádio Repetidor — Torre Santa- Baturité Oba-Fortalnet-Int- 58 Intelbras APC90 172.16.1.92 / 10.191.26.135 Torre Alto do Céu - Baturité Rádio Enlace Alto do céu- Evaristo Torre Alto do Céu - Baturité — Ubiquiti NanoBean M5 172.16.20.76 / 10.191.26.137 Rádio Repetidor — Torre Alto do Céu - Baturité oba-fortal-base-1- baturite] Intelbras APC90 172.16.20.77 / 10.191.26.138 Rádio Repetidor — Torre Alto do Céu - Baturité oba-fortal- altodoceu-2 Ubiquiti AirGrid M5 172.16.20.80 / 10.191.26.140 Torre - Ibicuitinga Rádio Enlace Ibicuitinga - Santuário Torre Santuário enl-sant-ibic Mimosa B5C 172.16.1.171 / 10.191.151.9 Rádio Enlace Ibicuitinga – Morada Nova Torre Ibicuitinga Centro de Ibicuitinga enlace-ibic-mor Intelbras APC 5M 172.16.1.180 / 10.191.151.11 Radio Enlace Ibicuitinga centro -Ibicuitinga Açude dos pinheiros Torre Ibicuitinga Centro de Ibicuitinga enl-ibic- acudepinheiros Ubiquiti Bullet 5 172.16.50.174 / 10.191.151.17 25 Funçãodo equipamento Caminho do sinal Torre- Localização SSID Modelo IP Antigo/Novo Radio Enlace Ibicuitinga centro -Ibicuitinga Açude dos pinheiros Torre Ibicuitinga Açude dos pinheiros enl-ibic- acudepinheiros Ubiquiti Bullet 5 172.16.50.175 / 10.191.151.18 Radio Enlace Ibicuitinga centro – Colégio Torre Ibicuitinga Centro de Ibicuitinga ENL-OBAIBIC- COL Ubiquiti PowerBeam M5 172.16.50.178 / 10.191.151.21 Rádio Enlace Colégio - Ibicuitinga centro Torre Ibicuitinga Colégio ENL-OBAIBIC- COL Ubiquiti PowerBeam M5 http://172.16. 50.179/ Rádio Repetidor _ Torre Ibicuitinga Centro de Ibicuitinga obalink-basse- ibicuitinga Ubiquiti Rocket M5 172.16.50.111 / 10.191.151.13 Rádio Repetidor _ Torre Ibicuitinga Centro de Ibicuitinga obA-cent-I Ubiquiti AirGrid M5 172.16.50.112 / 10.191.151.14 Rádio Repetidor _ Torre Ibicuitinga Centro de Ibicuitinga obalinK58 Ubiquiti Bullet M5 172.16.50.113 / 10.191.151.15 Radio Repetidor _ Torre Ibicuitinga Centro de Ibicuitinga oba-ibic-int-01 Intelbras APC90 172.16.50.114 / 10.191.151.16 Radio Repetidor _ Torre Ibicuitinga Açude dos pinheiros oba acude Ubiquiti Bullet 2 172.16.50.176 / 10.191.151.19 Radio Repetidor _ Torre Ibicuitinga Açude dos pinheiros Acude-Pinheiros- Omni Ubiquiti Bullet M5 172.16.50.177 / 10.191.151.20 Radio Repetidor _ Torre Ibicuitinga Colégio oba-colegio-loco- 1 Intelbras WOM5000 172.16.50.180 / 10.191.151.23 Radio Repetidor Torre Ibicuitinga Colégio oba-colegio-loco- 2 Ubiquiti NanoStation LOCO M5 172.16.50.181 / 10.191.151.24 Torre Morada Nova Rádio Enlace Morada Nova – Ibicuitinga Torre Morada Nova enlace-ibic-mor Intelbras APC 5M 171.16.1.181 / 10.191.151.12 26 Função do equipamento Caminho do sinal Torre- Localização SSID Modelo IP Antigo/Novo Rádio Enlace Morada Nova – Morada Nova pop2 Torre Morada Nova enl-oba-mn-pop Ubiquiti Bullet M5 172.16.1.174 / 10.191.151.25 Rádio Enlace Morada Nova pop2 - Morada Nova Torre Morada Nova POP2 enl-oba-mn-pop Ubiquiti Bullet M5 172.16.1.175 / 10.191.151.26 Rádio Repetidor _ Torre Morada Nova POP2 fortalnet-mn- centro Ubiquiti Bullet 2 172.16.1.176 / 10.191.151.27 Rádio Repetidor - Torre Morada Nova POP2 obA-cent-I Ubiquiti Nano Station M5 172.16.20.191 / 10.191.151.28 Rádio Repetidor _ Torre Morada Nova POP2 obA-cent-II Ubiquiti Nano Station M5 172.16.20.192 Rádio Repetidor _ Torre Morada Nova POP2 obA-cent-III Ubiquiti Nano Station M5 172.16.20.193 / 10.191.151.30 Rádio Repetidor _ Torre Morada Nova POP2 obA-cent-IV Ubiquiti Nano Station M5 172.16.20.194 / 10.191.151.31 Rádio Repetidor _ Torre Morada Nova obalink-omni-IV Ubiquiti Bullet 2 172.16.20.186 / 10.191.151.32 Rádio Repetidor _ Torre Morada Nova obalink-58m- girilandia Ubiquiti Rocket M5 172.16.20.187 / 10.191.151.33 Rádio Repetidor _ Torre Morada Nova oba-flp-II Ubiquiti AirGrid M5 172.16.20.188 / 10.191.151.34 Rádio Repetidor _ Torre Morada Nova oba-girilandia-flp Ubiquiti Nano Station M5 172.16.20.189 / 10.191.151.35 Rádio Repetidor _ Torre Morada Nova oba-girilandia-cic Ubiquiti Nano Station M5 172.16.20.190 / 10.191.151.36 Tabela 5 – Endereçamento de rádios enlace e repetidores 27 Endereçamento de Clientes Regiões Endereços IP de Rádios Cliente Banabuiú 172.21.27.x/24 - 172.22.27.x/24 Quixadá 172.21.23.x/24 -172.22.23.x/24 -172.23.23.x/24 Baturité 172.21.22.x/24 - 172.22.22.x/24 - 172.23.23.x/24 Ibicuitinga 172.21.52.x/24 Tabela 6 – Endereçamento de clientes 7.4 Segurança O acesso ao software de todos os dispositivos estará disponível apenas para pessoal autorizado, para isso, todos os dispositivos serão protegidos por usuários e senhas diferentes do padrão de fábrica. Para garantir a segurança do hardware os dispositivos serão acondicionados em hacks dentro de caixas de metal com proteções contra chuva e cadeados para evitar o acesso de pessoal não autorizado. A chave de todos os hacks ficará em poder da gerência da equipe de Quixadá. O endereçamento de todos os dispositivos de cliente será feito via PPPoE. Cada endereço IP será liberado apenas para o endereço MAC correspondente à interface WAN do rádio do cliente. O bloqueio ou liberação do acesso desses clientes será gerenciado apenas na sede da empresa Fortalnet em Fortaleza-CE. 7.5 Gerência Ferramentas de gerência serão implantadas para verificar o desempenho da rede e gerar dados para comparação com a rede atual. A ferramenta Zabbix será mantida para monitoramento dos consumos de link’s em Mbps e estado de ativo ou inativo de rádios e roteadores mais importantes. Em conjunto com o Zabbix será utilizada a ferramenta Grafana que utiliza o banco de dados do Zabbix para gerar gráficos com o layout mais amigável. Junto ao Zabbix, o Pingtest Fortalnet será mantido para monitoramento do estado de acessível ou não através do protocolo ICMP de hosts importantes da rede. O Wireshark será utilizado para recolher dados sobre a porcentagem de mensagens broadcast na rede. 28 8. PROJETO FÍSICO DA REDE 8.1 Tecnologias para a rede WAN A rede recebe um link dedicado de internet fullduplex de 1 Gbps fornecido pela Wirelink através do cinturão digital. O protocolo proprietário de conexão ponto-a-ponto AirMax9 e iPoll 10é utilizado como tecnologia de conexão entre os equipamentos do backbone sem fio. 8.2 Cabeamento Todo o cabeamento será realizado com cabos de cobre par trançado Cat5e e Cat6 e fibra óptica monomodo OM4. Na infraestrutura de backbone usaremos comunicação por meios não guiados, mais especificamente através de equipamentos de radiodifusão na plataforma proprietária airMAX® e iPoll, proprietário da Intelbras também semelhante ao TDMA que proporciona alto desempenho, capacidade e escalabilidade para link’s de alta velocidade normalizado segundo o padrão ANSI/TIA102. 8.3 Tecnologias utilizadas Os dispositivos utilizados na distribuição de Internet são antenas de rádio 5.8Ghz das fabricantes Intelbras e Ubiquiti. Para o roteamento nas torres serão implementados roteadores MikroTik modelo Router Board 1100. As especificações deste equipamento está contida no Anexo A. O roteamento adotado é o estático. – O roteamento estático é de fácil implantação sendo ideal para este projeto devido sua pequena quantidade de roteadores, todas as rotas são atribuídas manualmente pelo administrador da rede. 9 Um protocolo proprietário da Ubiquiti que funciona de forma semelhante aos sistemas de telefonia celular das grandes operadoras de TDMA (Time Division Multiple Access) 10 Protocolo proprietário que organiza o tráfego da rede. Ele elimina o tradicional problema de colisão de dados, captando cada assinante sequencialmente (semelhante ao TDMA). 29 8.4 Mapa da rede Figura 13 – Mapa da Rede Como podemos observar na figura 13, o link sai de Quixadá para as outras regiões através do Santuário. A torre do Santuário distribui o link para Ibicuitinga, Pedra dos Ventos em Juatama que faz uma ponte para Banabuiú, Baturité através das torres Evaristo e Micro-Ondas e Morada Nova que recebe o link através da torre de Ibicuitinga. Em cada torre há, além dos rádios de enlace, rádios repetidores que enviam sinais de rádios para clientes finais ao redor da torre. 30 8.5 Cabeamento Estruturado Na tabela 7, podemos observar o cabeamento estruturado de cada torre presente no santuário. x Origem: É onde o cabo inicia. x Conexão: É o nome do dispositivo. x Porta: É a interface ao qual o cabo está conectado. x Destino: É onde termina a conexão do cabo. x Tipo: É a categoria do cabo. x Metragem: É a quantidade de metrosde cabo utilizado nesta conexão. Torre Oba Origem Destino Informações do cabo Conexão Porta Conexão Porta Tipo Metragem Servidor Mikrotik CCR (Quixadá) Eth5 Rádio Digital ALG COM Lan 1 Cat 6 30m Torre Santuário (Pátio) Radio Digital ALG COM Lan 1 Mikrotik RB 1100 Santuário (pátio) Eth1 Cat 6 20 m Mikrotik 1100 Santuário (pátio) Eth2 Conversor de Mídia Intelbras KGSD 1120 A Cisterna Eth1 Cat 6 1m Conversor de Mídia Intelbras KGSD 1120 A Cisterna TX Conversor de Mídia Intelbras KGSD 1120 B Cisterna RX Fibra Monomodo OM4 150 m 31 Mikrotik RB 1100 Santuário (pátio) Eth3 Conversor de Mídia Intelbras KGSD 1120 A Caixa d’agua Eth1 Cat 6 1m Conversor de Mídia Intelbras KGSD 1120 A Caixa d’agua TX Conversor de Mídia Intelbras KGSD 1120 B Caixa d’agua RX Fibra Monomodo 180 m Mikrotik RB 1100 Santuário (pátio) Eth4 Switch Santuário Pátio Eth1 Cat 6 1m Switch Santuário Pátio Eth2 Enl-Uruke Eth1 Cat 5e 20 m Switch Santuário Pátio Eth2 Teste de Energia Santuário Pátio Wan Cat 5e 1 m Torre Santuário (Cisterna) Conversor de Mídia Intelbras KGSD 1120 B Cisterna Eth 1 Switch Santuário Cisterna Eth1 Cat 6 1 m Switch Santuário Cisterna Eth 2 enl-sant-baturite Eth1 Cat 5e 5 m Switch Santuário Cisterna Eth 3 enl-sant-bat-2 Eth1 Cat 5e 5 m Switch Santuário Cisterna Eth 4 oba-itaguacu Eth1 Cat 5e 5 m 32 Switch Santuário Cisterna Eth 4 oba-cohab Eth1 Cat 5e 5 m Switch Santuário Cisterna Eth 4 oba santuario 5.8 Eth1 Cat 5e 5 m Torre Santuário (Cisterna) Conversor de Mídia Intelbras KGSD 1120 B Caixa dagua Eth 1 Switch Santuário Caixa d’agua Eth1 Cat 6 1 m Switch Santuário Caixa d’agua Eth 2 enl-sant-ibic Eth1 Cat 5e 5 m Switch Santuário Caixa d’agua Eth 3 santuatio- pedradosventos Eth1 Cat 5e 5 m Switch Santuário Caixa d’agua Eth 4 enl_sant_hot Eth1 Cat 5e 5 m Switch Santuário Caixa d’agua Eth 5 oba juatama Eth1 Cat 5e 5 m Switch Santuário Caixa d’agua Eth 6 oba santuario 2 Eth1 Cat 5e 5 m Switch Santuário Caixa d’agua Eth 7 oba santuario Eth1 Cat 5e 5 m Switch Santuário Caixa d’agua Eth 8 oba-cedro- novaaurora Eth1 Cat 5e 5 m Tabela 7 – Cabeamento Estruturado 8.6 Gerenciamento da rede As ferramentas de gerência da empresa são: 33 Ping Test Quixadá: A ferramenta web que utiliza o protocolo ICMP continua sendo utilizada na rede. Zabbix: Continua monitorando a disponibilidade e consumo da largura de banda de cada dispositivo relevante da rede. E foi implementado um mapa da rede com dispositivos da rede, quando um dispositivo está inacessível o ícone no mapa fica vermelho. Podemos ver na figura 14 o mapa da rede de Baturité sendo implementado no Zabbix. Cada torre é representada pelo switch. E cada dispositivo possui um ícone com a foto do produto real. Grafana: Um Gerador de gráficos foi instalado para atuar em conjunto com o Zabbix para deixar a visualização dos gráficos mais amigável. Mostra também os dispositivos inacessíveis da rede. As imagens são apresentadas em forma de slides com os enlaces e rádios mais importantes. Na figura 15, podemos observar o tráfego da interface, do rádio de Banabuiú, que recebe o link de Quixadá através do hotel pedra dos ventos. Figura 14 – Mapa de Baturité no Zabbix 34 Figura 15 – Gráfico de consumo da cidade de Banabuiú gerado pelo Grafana através do banco de dados do Zabbix. Junto ao Zabbix foi instalada uma ferramenta The Dude, proprietária da Mikrotik, para realizar o mesmo serviço de mapa da rede monitorando o estado dos dispositivos. Esta ferramenta foi implementada para ser avaliada em comparação com o mapa do Zabbix. A decisão de usar qualquer dessas ferramentas se dá através da usabilidade do dia a dia, sem nenhum estudo aprofundado de desempenho. Podemos ver na figura 16 a ferramenta The Dude implementada na rede, onde cada switch é representado por um ícone azul e os dispositivos, gerenciáveis acessíveis, com um ícone verde e os inacessíveis com um ícone vermelho. Essa ferramenta permite abrir funções de configurações e gerenciamento especificas para dispositivos da marca Mikrotik. Figura 16 - The Dude A ferramenta AirControl 2 proprietária da Ubiquiti foi implantada para monitorar os dispositivos da marca, ela permite que seja observado os níveis e qualidade de sinal em cada rádio, permite que possa ser atualizado o firmware de todos os rádios da rede simultaneamente. A decisão de implementar essa ferramenta se deu após problemas provenientes de dispositivos com versões de firmwares desatualizados. Um desses problemas será descrito na seção 11. Podemos observar na figura 17 a ferramente AirControl 2 instalada na rede com 500 Rádios Ubiquiti monitorados apresentando o nível de qualidade de sinal e com a possibilidade de atualizar a versão do firmware de todos os dispositivos desatualizados através do botão Update Firmware. 35 Figura 17 – Ubiquiti AirControl 2 9. IMPLANTAÇÃO Nesta seção está descrito como foi o passos seguidos para implantação e o cronograma utilizados como referência para implantação desse projeto. 9.1 Atividade 1: Mudança de endereços IP de clientes Todos os clientes possuem endereços IP de classe A (10.X.X.X) para a implantação do roteamento. Alterar o modo de operação de todos os dispositivos de clientes de IP estático para cliente PPPoE. E trocar os endereços IP dos rádios Enlace e Repetidores para as faixas dos seus respectivos domínios de broadcast. A responsabilidade de implementação do servidor PPPoE é da equipe da Fortalnet Fortaleza. 9.2 Atividade 2: Coleta de dados da rede Coletar dados da quantidade de broadcast e consumo da largura de banda para que seja feito um comparativo ao término da atualização. Aferir a quantidade de mensagens broadcast em um ponto da rede com o programa Wireshark durante alguns dias em uma faixa de tempo de uma hora para cada coleta. A expectativa é que a porcentagem de mensagens broadcast seja reduzida após a atualização. Essa coleta será feita antes e depois da atualização para comparação final. 36 9.3 Atividade 3: Implantação dos nós na rede Instalar e configurar o roteador MikroTik na torre de distribuição do Santuário em Quixadá. Atribuir rotas estáticas Mikrotik CCR Cloud Core na Torre Oba em Quixadá, que fornece o link para o Santuário. Criar usuários com senhas distintas para diferentes níveis de acesso bem como rotas estáticas para que os endereços de rádios enlace e repetidores continuem acessíveis à toda a rede. 9.4 Atividade 4: Monitoramento e controle das mudanças Realizar o monitoramento da rede que será feito junto às mudanças para que os clientes passem o mínimo de tempo sem o serviço disponível. Através das ferramentas que utilizam o protocolo ICMP para verificar a disponibilidade dos dispositivos. O monitoramento será realizado em período integral durante as alterações na rede para que possa ser revertido rapidamente qualquer erro cometido. 9.5 Atividade 5: Análise da coleta de dados Fazer a análise comparativa dos dados de broadcast para concluir os benefícios gerados por esta atualização. Tabela 8 - Cronograma As atividades foram realizadas pelo quadro de funcionários da empresa. O aluno fez parte de todo o processo de planejamento e implantação do projeto, e participará ativamente de todas as 5 atividades. A atividade 2 e 5 foi realizada exclusivamente pelo aluno da UFC, autor deste projeto. Atividade Duração Inicio Término Atividade 1 4 meses 01/01/2016 31/04/2016 Atividade 2 1 mês 01/03/2016 31/03/2016 Atividade 3 1 dia 28/09/1016 28/09/1016 Atividade 4 11 meses 01/01/2016 31/11/2016 Atividade 2 1 mês 30/09/2016 30/10/2016 Atividade 5 3 dias 30/10/2016 02/11/2016 37 10 ORÇAMENTO Aqui estão detalhados os aspectos que influenciam no orçamento. 10.1Mão de obra Os recursos humanos empregados gerou nenhum gasto extra pois o projeto será realizado pelos funcionários da empresa. O salário não foi alterado e o projeto ocorreu em paralelo às atividades rotineiras da empresa. O aluno participou de todo o processo de planejamento e implantação do projeto sem nenhuma remuneração. 10.2 Recursos Materiais Material Descrição Valor unitário (R$) Quantidade Valor total (R$) MikroTik Router board 1100 Roteador de borda com suporte a Gerência e capacidade de suportar um grande número de requisições 1.698,00 1 1.698,00 Caixa de cabo Nexans Cabos para interligar rádios e roteadores. Cat. 5e 300,00 1 300,00 Caixa de cabo Nexans Cabos para interligar rádios e roteadores. Cat. 6 564,00 1 564,00 Conectores j45 Conectores para fabricação dos cabos UTP. Cat. 5e 0,30 100 30,00 Conectores j45 Conectores para fabricação dos cabos UTP. Cat. 6 1,00 50 50,00 TOTAL 2.652,00 Tabela 9 - Orçamento 11 RESULTADOS Após a implantação do roteador foram realizadas medições de taxas de broadcast em cada novo domínio gerado. Os domínios são: Santuário, Quixadá, Micro- 38 ondas, Evaristo, Ibicuitinga e Banabuiú. As medições das taxas de broadcast foram feitas utilizando a ferramenta Wireshark, utilizando uma máquina Windows conectada diretamente à rede, através de conexão Ethernet com IP de cliente com largura de banda de 10 Mbps. Em cada domínio foram feitas dez coletas com duração de 1 hora. Durante a implementação do projeto sofremos dificuldades com um vírus que atingiu todos os dispositivos Ubiquiti que estavam com firmware desatualizados na rede. Cerca de 80% dos dispositivos estavam desatualizados. O que acarretou em um transtorno grande, pois todos os dispositivos retornavam para as configurações padrão de fábrica. Como a rede era toda em bridge o vírus espalhou-se rapidamente. Para evitar que este problema se repita, foi instalada uma ferramenta que não estava no projeto. Trata-se da ferramenta AirControl 2 da Ubiquiti, Esse programa possibilita que todos os dispositivos da marca sejam monitorados, gerenciados e atualizados em massa. Podemos observar na Tabela 10, a comparação das taxas de broadcast antes da atualização e dos novos domínios de broadcast divididos pelo roteamento estático. A bridge apresenta a média de 10 coletas de dados antes da atualização. A rede apresentava 67,3% de mensagens broadcast, a empresa considera esse número uma taxa muito alta. Quixadá, Banabuiú, Evaristo, Micro-ondas e Santuário representam os domínios de broadcast gerados após a instalação do roteador no Santuário. Tabela 10 – Comparação das porcentagens de broadcast Domínio de broadcast Porcentagem de mensagens broadcast Bridge (antes da atualização) 67,3% Quixadá 41,1% Banabuiú 12,2% Evaristo 17,93% Micro-ondas 12,4% Santuário 9,72% Ibicuitinga 11,56 39 Na Figura 18 o gráfico com as 10 coletas de cada domínio, onde Geral, representado pela linha azul no gráfico, mostra o nível de broadcast os dados coletados na bridge antes da atualização. As demais linhas tratam-se do domínio de broadcast de cada subdomínio criado depois da implantação do roteamento. O domínio de Quixadá, representado no gráfico da figura 21 pela linha cinza, permanece com uma taxa de broadcast alta, isso se dá devido ser o domínio com o maior número de clientes. O eixo X do gráfico representa cada coleta de dados, foram 10 coletas no total, o eixo Y representa a porcentagem de mensagens broadcast em cada coleta. Figura 18 – Gráfico de coletas de broadcast 12 CONCLUSÃO Este projeto atingiu seus objetivos pois a atualização da rede foi realizada, a empresa ficou satisfeita e o objetivo de diminuir os níveis de broadcast foi atingido. No entanto, a taxa de mensagens broadcast no domínio de Quixadá ainda permanece alta 40 devido a quantidade de clientes e uma grande quantidade de localidades ainda estão contidas dentro do mesmo domínio de broadcast de Quixadá. No entanto, já está em andamento um projeto para implementar o mesmo tipo de roteamento em outros dois pontos para dividir a taxa de broadcast de maneira mais uniforme em toda a rede. O mesmo roteamento será implementado futuramente na Pedra do Cruzeiro e na torre da loja OBA para separar cidades como Choró Limão e as localidades de Dom Mauricio, Custódio, Santa Paz, Califórnia, Saquinho, Croa Grande e São João dos Queiroz que atualmente estão dentro do mesmo domínio de broadcast de Quixadá. O intuito inicial era instalar roteadores em cada torre, implementando roteamento OSPF e criando links de redundância, porém o custo deste projeto não foi aprovado pela empresa que buscava exclusivamente a divisão da taxa de broadcast da rede. Dessa forma a solução mais simples e de menor custo foi usar roteadores em lugares estratégicos utilizando rotas estáticas para quebrar o grande domínio de broadcast desta rede bridge. O aluno participou de todas as etapas do projeto são elas: Mudança de endereços IP dos rádios clientes e enlaces, Configuração do roteador, manutenção dos dispositivos após o ataque com o vírus mf, instalação do roteador na rede, planejamento do endereçamento, implantação das ferramentas The Dude, AirControl 2 e Zabbix, coleta de dados de broadcast bem como sua comparação antes e depois da implantação do roteamento. 41 APENDICE A – DECLARAÇÃO DE SATISFAÇÃO DA EMPRESA 42 ANEXO A - ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DOS EQUIPAMENTOS AirGrid M5 HP 23 A AirGrid M5 HP 23 possui características semelhantes as NanoStations, porém utilizando a ponteira com a grade, permitindo, assim, maior foco no sinal e um maior alcance, ótimo para ponto a ponto em algumas ocasiões com visada com um alcance Maximo de até 15 km. AirGrid M oferece incrível preço / desempenho para aplicações airmax CPE. A nova série de AirGrid M representa a evolução de dispositivos sem fios de faixa larga ao ar livre. A integração de sistema de rádio fornece soluções revolucionárias do custo/desempenho à indústria de faixa larga mundial. O produto robusto e simples orientado usar a polarização vertical ou horizontal. O projeto mecânico fornece o desempenho à prova de intempéries completo. A descoberta do desempenho sem fio, AirMax e o controlo aéreo Support100+Mbps da produção ao ar livre real e até 30km+ variam. Os produtos de AirGrid utilizam Ubiquiti" possibilidade revolucionária evolutiva, desempenho do protocolo. Aplicação Bridge Ubiquiti AirGrid M5 23dBi Modelo 11x14 polegadas, 23dBi, AirMax, MIMO. A AirGrid M5 HP 23 pode ser utilizada como Cliente, ou então operar em pequenos enlaces e pontoa-ponto. Descrição: O Ubiquiti AirGrid M5 5 GHz CPE com antena 23dBi 11x14. Utilizando a tecnologia Inner Feed o novo AirGrid M Series representa uma evolução dos produtos de banda larga wireless Out Door. Pode ser instalado na Horizontal ou Vertical, em ambientes inóspitos, incluindo chuva, vento, neve, sol, granizo. Além disso 43 a antena do tipo "grade" permite um baixíssimo arrasto aerodinâmico. O produto chega completo, com antena, rádio, fonte, suporte de fixação e tem a principal característica de oferecer facilidade na instalação e excelente performance. Vém com um Surge Protector Enhanced RF e Ethernet ESD/Surge protection, permite prolongada operação em qualquer ambiente. O AirGrid utiliza a revolucionaria técnica AirMax TDMA para um enlace profissional. Capaz de 100+Mbps de throughtput real a distâncias de até 30Km. NanoStation M5 O Access Point Wireless Ubiquiti NanoStation M5 foi desenvolvido seguindo a tendência de equipamentos All-in-one de alto desempenho que aliam robustez, estabilidade e praticidade. Este equipamento destaca-se por possuir uma estrutura de hardware diferenciada dos demais equipamentos CPE`s de mercado, desenvolvido com o processador Atheros de 400 MHzo Ubiquiti NanoStation M5 une a capacidade de processar grande quantidade de dados, sem prejuízo de desempenho, à praticidade de possuir uma antena integrada de longo alcance. O Access Point Wireless Ubiquiti NanoStation M5 possui 32MB de memória RAM e 8MB de memória Flash, que lhe conferem alto desempenho em armazenamento 44 de dados físicos, esta capacidade é praticamente o dobro quando comparada à equipamentos concorretes. O alto poder de transmissão do Ubiquiti NanoStation M5 garantem maior estabilidade e alcance de seu sinal, dotado de 27 dBm (500 mW) de potência de emissão além de sensibilidade diferenciada e antena integrada de 16 dBi que tornam este Access Point em uma podera solução all-in-one. Estes fatores lhe permitem maior área de cobertura para aplicações de distribuição (ponto MultiPonto) e alcance de longas distâncias em aplicações ponto a Ponto com maior qualidade e eficiência que equipamentos similares. O Ubiquiti NanoStation M5 segue a tendência de equipamentos All-in-one, que agregam um Access Point de excelente hardware à antena integrada de alto ganho, isto garante ao usúario economia em acessórios, como caixas e cabos, e lhe permite maior desempenho evitando atenuações comuns ao se utilizar cabos e conectores externos. Este equipamento utiliza o padrão de modulação TDMA e MIMO 2 x 2, o que confere ao NanoStation M5 grande desempenho de throughput, podendo chegar até 150 Mbps reais de tráfego. Principais: Características Frequência: 5470MHz - 5825MHz Processador: Atheros 400MHz Memória: 32MB SDRAM Flash 8MB Potência de Transmissão: 27 dBm (500mW) Antena Integrada: 16dBi Sensibilidade: -75 até -94 Portas LAN: 2 x 10/100 Dimensões: 29.4 cm x 8cm x 3cm Peso: 0.4 Kg Consumo máximo de potência: 8 Watts Alimentação de energia 24V 0.8A Método de alimentação PoE passivo (pares 4,5+ ; 7,8 Ubiquiti Bullet M5 HP 45 O Access Point Wireless Ubiquiti Bullet M5HP foi desenvolvido seguindo a tendência de equipamentos plug and Go de alto desempenho que aliam robustez, estabilidade e praticidade. A principal característica do Bullet M5HP é a união de uma poderoso hardware e a praticidade de utilização, sua estrutura de hardware o diferencia dos demais equipamentos CPE`s de mercado. Desenvolvido com o processador Atheros de 400 MHz o Ubiquiti Bullet M5HP é capaz de processar grandes quantidades de dados sem prejuízo de desempenho. Além da praticidade de configuração do Bullet M5HP conta com um processo de instalação simplificado pois possui um conector padrão N, compatível com a maioria das antenas de mercado, podendo ser utilizado em antenas wireless setoriais e omnidirecionais para aplicações Ponto Multi Ponto ou antenas wireless direcionais para aplicações Ponto a Ponto. 46 Este equipamento utiliza o padrão de modulação TDMA , o que confere ao Bullet M5HP grande desempenho de throughput, podendo chegar até 100 Mbps reais de tráfego com a praticidade de utilização de qualquer antena de sua faixa de frequência. Principais Características: Frequencia 5470MHz - 5825MHz Processador Atheros 400MHz Memória 32MB SDRAM Flash 8MB Potência de Transmissão 25 dBm (316mW) Distância Máxima 50km Sensibilidade -74 até -96 dBm Portas LAN 1 x 10/100 Dimensões 15.2 cm x 3.1cm x 3.7cm Peso 0.18 Kg Consumo máximo de potência 6 Watts Alimentação de energia 10 ~ 24V 0.5ª Método de alimentação PoE passivo (pares 4,5+ ; 7,8) Temperatura de opetação -40° até 80° Umidade 5 até 95% Condensado Vibração e choque ETSI300-019-1.4 Mikrotik RB1100AHx2 A routerBoard RB1100 permite centralizar todos os controles necessários em um provedor wireless, com treze portas LAN Gigabit e processador de 800MHz é possivel gerenciar todos os usuarios de um unico equipamento, facilitando a manutenção e dimensionamento dos equipamentos utilizados. O MikroTik RouterOs com licença 47 level 6 não apresenta nenhuma limitação dentro das caracteristicas do sistema, assim podendo gerenciar um número ilimitado de clientes quando se verficado o RouterOS. Principais Caracteristicas Processador: 800MHz Memória: 2 GB Armazenamento: 512MB NAND Portas Lan: 13 , padrão 10/100/1000 Portas MiniPCI: Não possui Wireless Integrado Não possui Porta Serial: DB9 padrão Rs232C USB: Não possui Slot cartão micro-SD: 1 Energia: 12-24V via conector de energia ou PoE LEDs: Power Consumo de energia: De 12 a 25W Dimensões: 44 x 176 x 442 mm Peso: 1275g Temperatura de Funcionamento : -30C a +60C Garantia: 6 Meses RouterOS licença: Level6 Rocket M5 AirMax BaseStation Ubiquiti 48 O Access Point Wireless Ubiquiti Rocket M5 foi desenvolvido para aplicações de alto desempenho que necessitam de robustez e estabilidade. Desenvolvido com o processador Atheros de 400 MHz o Ubiquiti Rocket M5 tem capacidade de processar grandes quantidade de dados sem perda de seu desempenho O Access Point Wireless Ubiquiti Rocket M5 possui 64MB de memória RAM e 8MB de memória Flash, que lhe conferem alto desempenho em armazenamento de dados físicos, esta capacidade é praticamente o dobro de memória de equipamentos concorrentes. O Ubiquiti Rocket M5 destaca-se pelo seu alto poder de emissão, 27 dBm (500 mW) e sensibilidade diferenciados. Estes fatores lhe permitem maior área de cobertura para aplicações de distribuição (ponto Multi-Ponto) e alcance de até 50 Quilômetros em aplicações ponto a Ponto com maior qualidade e eficiência que equipamentos similares. O Ubiquiti Rocket M5 possui duas saídas SMA para antenas externas (vertical e horizontal), e suporte a fixação em antenas da mesma linha, tanto setoriais como disco e grade. Utiliza o padrão de modulação TDMA e MIMO 2x2, o que garante ao Ubiquiti Rocket M5 grande desempenho de throughput, podendo chegar até 150 Mbps reais de tráfego. Principais Características: Frequencia 5470MHz - 5825MHz Processador Atheros 400MHz Memória 64MB SDRAM Flash 8MB Potênmcia de Transmissão 27 dBm (500mW) Sensibilidade -75 até -94dBm Portas LAN 1 x 10/100Mbps Conectores Externos 2 x SMA Dimensões 16cm x 8cm x 3cm 49 Peso 0.5 Kg Consumo máximo de energia 8 Watts Alimentação de energia 24V 1A Método de alimentação PoE passivo (pares 4,5+ ; 7,8 retorno) Temperatura de opetação -30° até 75°C Umidade 5 até 95% Condensado Vibração e choque ETSI300-019-1.4 50 REFERÊNCIAS BEZERRA ALEXANDRO CAMPOS, Migração de tecnologia de rede e serviços de telecomunicações, utilizando conceitos e metodologias livres. Trabalho de conclusão de curso submetido a coordenação do curso de especialização em Redes de Computadores Quixadá 2015. Disponível na biblioteca do campos da Faculdade Católica Rainha do Sertão em Quixadá. COMER DOUGLAS E., Integração de Redes com TCP/IP. Volume 1, Princípios, protocolos e arquitetura 5ª Edição. DIÓGENES, YURI. Certificação Cisco. Rio de Janeiro: Axcel Books fo Brasil, 2004. KUROSE JAMES, F.;ROSS KEITH,W. Redes de Computadores e a Internet: Uma abordagem top-down. São Paulo 2010. SAAD DEBORAH C. MUCHALUAT et al, Redes em Malha: Solução de Baixo Custo para Popularização do Acesso à Internet no Brasil. Recife, XXV Simpósio Brasileiro de Telecomunicações. Acesso em 3/12/2015 <http://www.midiacom.uff.br/schara/publications/31318.pdf> J.MOY, RFC 2328 OSPF V2. Abril 1998. Disponível em em: < https://www.rfc- editor.org/rfc/ pdfrfc/rfc2328.txt.pdf > Acessada em 13/02/2016 http://www.midiacom.uff.br/schara/publications/31318.pdf
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